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ディジタルポテンショメータ
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キーワード:
ディジタルポテンショメータ, 電圧-抵抗変換, 産業制御, 工業制御, 可変バイアス, ディジタルトラック/ホールド, コンパレータ
関連製品
APP 3284: Jun 07, 2006
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アプリケーションノート 3284
ディジタルポテンショメータによる電圧-抵抗変換
要約:一対の同一ディジタルポテンショメータは電圧-抵抗コンバータを形成します。
産業用制御や可変バイアス回路で時々必要になる電圧-抵抗変換器は、実現するのに苦労する場合があります。
図1
の単純なアプローチでは、2個のディジタルポテンショメータを使用することで、この変換器を作っています。
図1. この回路は、同一のディジタルポテンショメータを2つ使うことによって電圧-抵抗変換を実現します。
ディジタルポテンショメータ(U1)とコンパレータ(U3)がディジタル式トラックアンドホールド回路を構成しており、U1が内部の電圧ディバイダを調節してV
WIPER
がV
IN
に追従するようにします。したがってワイパ抵抗がV
IN
に比例することになります。ディジタルポテンショメータ(U1およびU2)のディジタル入力は互いに接続されているため、U2のワイパ位置はU1と同じであり、対応する端子間の抵抗は等しくなります。こうして、出力抵抗値がV
IN
に比例することになり、電圧-抵抗変換の要件が満たされます。
ディジタル式トラックアンドホールド動作は以下のようになります。V
IN
に追従するため、クロックパルスが到着するたびにディジタルポテンショメータU1のワイパ(センタータップ)が上下に移動します。コンパレータU3がアナログ入力(V
IN
)をワイパ電圧(V
WIPER
)と比較します。もしV
IN
> V
WIPER
ならコンパレータはロジックハイを出力し、その結果ワイパ位置が上昇して、V
WIPER
の値が増大します。V
WIPER
は、V
IN
より大きくなるまで増大し続けます。そしてコンパレータがトグルし、ワイパ位置を下げ始めます。各クロックサイクルにおいて、ワイパは必要に応じて上または下に移動してV
IN
に追従します。分圧器用の基準入力(VHとVL)で入力電圧範囲を設定します。V
IN
の範囲が0V~5VDCであれば、VL = GND、VH = 5VDCに設定します。
U1とU2は同一でありディジタル入力が接続されているため、ワイパ位置が一致しています。LOCK入力にロジックローを入力すると、出力抵抗値がV
IN
と一緒に変化します。また、ロジックハイを入力すると、抵抗値がいつまでもホールドされます。
LOCKを恒久的にグランドに接続することも考えられますが、その場合たとえV
IN
が一定であっても、出力抵抗値は2つの連続した状態の間をトグルし続けることになります。たとえば、ポテンショメータが10kΩで、ワイパが5kΩにセットされている場合、出力抵抗値はクロックサイクルごとに5kΩと5.3125kΩの間をトグルすることになります。必要なら、出力ワイパにコンデンサを接続することで、そうした作用を除去することができます。100Hz~10kHzのクロック周波数が適当です。
出力抵抗値はV
IN
に合わせて瞬時に変化するためではなく、何クロックサイクルかかけて最終的な値に到達します。クロックサイクルの数(最大32)は、最初のワイパ位置と入力電圧に依存します。
より高い分解能が必要な場合は、図1に示した5ビットのモデルの代わりに、6または8ビットのディジタルポテンショメータを使用してください。ただし、MAX5160はパワーアップリセット機能を備えており、ワイパ位置が中央にセットされるという点に注意してください。それによって、2つのディジタルポテンショメータが同じ抵抗値に同期できるわけです。起動時の出力抵抗値が分かっているディジタルポテンショメータを選んでください。
Electronic Design誌の2004年6月7日号に、この設計アイデアが掲載されました。
関連製品
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MAX5160
低電力ディジタルポテンショメータ
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